CREAL在CES 2020演示AR/VR頭顯光場顯示技術小型化原型

　　前歐洲核子研究組織工程師共同創辦的CREAL是一家位于瑞士的初創公司，而他們研發的沉浸式光場顯示器完全不同于當今市場上AR或VR頭顯中的產品。

　　CREAL今年再次參加CES 2020大會，并展示了他們過去一年來努力小型化技術的進展。RoadtoVR的Ben Lang日前體驗了這家公司演示的產品，并表示這是他看過的最接近真正光場的體驗。

　　1. 為何光場如此重要

　　光場對AR和VR十分重要，因為它們能夠真正地再現光線在現實世界中的存在方式，以及我們進行感知的方式。遺憾的是，它們難以捕捉或生成，也更難以進行顯示。

　　當前市場的每一臺AR和VR頭顯都采用一定的技巧來令我們眼睛將看到的畫面解讀成真實的存在。大多數頭顯都采用基本的立體視效技術，這種3D效果給出了在固定焦距下投射到平面的場景深度感。

　　這樣的頭顯支持眼睛輻輳(兩只眼睛進行聚散運動以將兩幅圖像融合成具有深度的單幅圖像)，但不支持眼睛調節(每個眼睛的動態聚焦)。這意味著當雙眼正不斷地改變輻輳，眼睛調節固定于一個地方。在正常的現實情況下，兩個眼睛可以在無意識中同步工作，如果無法同步進行，我們就會遭遇所謂的“視覺輻輳調節沖突”。

　　在更先進的頭顯中，“變焦”功能可以根據注視點動態地移動焦距(利用眼睛跟蹤)。例如，Magic Leap支持兩種焦距，并根據需要在彼此之間切換。Oculus的Half Dome原型亦是如此，而且據目前所知，這款設備似乎支持各種連續焦距。但即便如此，這種變焦方法仍然會產生一些固有的問題，因為它們實際上并沒有顯示光場。

　　簡單來說，當今市場上幾乎所有的頭顯都無法完美地再現我們感知現實世界的方式。CREAL的方法旨在幫助我們超這個目標再邁出幾步。

　　所以CREAL在參展CES 2019時給與會人士留下了深刻的印象。盡管當時的原型是一個巨大的盒子，但它產生的光場可允許你用一只眼睛聚焦任意深度的對象，無需眼動追蹤。這意味著設備能夠支持用戶自然地實現視覺調節，即眼睛晶狀體的聚焦。

　　上面的視頻是一個透過CREAL光場顯示器看到的畫面。

　　2. 為AR/VR小型化技術

　　在本周舉行的CES 2020大會中，CREAL展示了他們在過去一年中小型化所述技術并將其整合至AR/VR頭顯中的努力。

　　盡管最新的原型尚未嵌入至頭戴設備中，但團隊已經縮小了顯示與投影模塊(“光學引擎”)，所以可以合理地整合至舊版本的頭顯中。要將其保持在固定底座，當前的瓶頸是驅動光學引擎所需的電子組件，而后者需要裝載在一個大盒子中。

　　小型化這種驅動電子組件是下一步計劃。這家公司表示，他們已經大大縮小了電路板，將來可以讓位給適合眼鏡尺寸型AR頭顯的ASIC(微芯片)。

　　對于今年展示的原型，CRAL指出他們將光場技術整合至較小的封裝中，但演示的視窗，視場，以及分辨率都小于原來較大的封裝。

　　團隊同時表示，計劃通過在外圍投射其他非光場圖像來擴大緊湊型光學引擎的視場。

　　這與Varjo的“視網膜分辨率”頭顯概念非常相似：將高分辨率顯示器置于視圖中心，同時用較低分辨率的圖像填充周圍區域。但不同的是，Varjo需要額外的顯示器，而CREAL則是通過相同的光學引擎來投射較低保真度的外圍視圖。

　　之所以選擇這樣的方式而非簡單地顯示更大的光場，他們希望通過縮小圖像的真實光場部分來降低場景的計算復雜性。可以說，這是光場版本的“注視點渲染”。

　　CREAL希望用光場覆蓋可以看到高細節和色彩的整個中央凹。然后，最終目標是通過眼動追蹤技術來確保視圖的中心光場部分在眼睛移動時與其完全對齊。如果正確實現，你將會感覺光場仿佛確實覆蓋了整個視場。

　　從理論上講，這確實有可能做到，但執行起來絕非易事。

　　越發明顯的問題是，顯示技術最終可以達到什么質量水平。盡管光場本身令人印象深刻，但到目前為止，這個演示尚未呈現出令人滿意的顏色表示或特別高的分辨率。CREAL對光場顯示器的工作原理含糊其辭，所以外人很難判斷根本的限制是什么。

　　3. 先VR后AR

　　這家公司表示，接下來的目標是從當前的靜態原型過渡至頭戴式原型。未來的目標是將其縮小至眼鏡般的AR設備。

　　上圖是CREAL認為他們長期能夠實現的形狀參數。

　　但在所述技術能夠整合至AR眼鏡之前，考慮道所述領域所面臨的諸多挑戰(續航，計算和追蹤等)，CREAL認為VR頭顯將成為其光場技術的第一站。

　　CREAL并不希望自行推出頭顯，而是將自己定位為技術授權合作伙伴。這家公司表示，開發工具包現已提供給特定的合作伙伴，但技術可能尚需數年時間才能走向成熟。